单片机AT89S52的直流电机PWM调速控制系统.pdf

第一章 : 前言 1.1 前言： 直流电机的定义：将直流电能转换成机械能 ( 直流电动机 ) 或将机械能转换成直流电能 ( 直流发电机 ) 的旋转电机。 近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的使用，直流具有优 良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击 负载，可实现频繁的无极快速起动、 制动和反转， 需要满足生产过程自动化系统 各种不同的特殊要求， 从而对直流电机提出了较高的要求， 改变电枢回路电阻调 速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求， 这是通过 PWM方式控 制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生 一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而用 PWM技术后，避免上述的缺点， 实现了数字式控制模拟信号， 可以大幅度减低成本和功耗。 并且 PWM调速系统开 关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流， 低速特性好； 同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关 元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济 好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机 PWM调速系统来进 行调速， 诸如汽车行业中的各种风扇、 刮水器、 喷水泵、 熄火器、 反视镜、 宾馆中的自动门、 自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、 飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2 本设计任务 : 任务 : 单片机为控制核心的直流电机 PWM调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数 : 功能主要包括： 1) 直流电机的正转； 2) 直流电机的反转； 3) 直流电机的加速； 4) 直流电机的减速； 5) 直流电机的转速在数码管上显示； 6) 直流电机的启动； 7) 直流电机的停止； 第二章：总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。 数码管显 示 按键控制 单片机 PWM 电机驱动 键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过 P1.0 和 P1.1 其中一口输出和转速相 应的 PWM脉冲， 另一口输出低电平， 经过信号放大、光耦传递，驱动 H 型桥式电动机控制电 路，实现电动机转向和转速的控制。 电动机的运转状态通过数码管显示出来。 电动机所处速 度级以速度档级数显示。正转时最高位显示“三” ，其它三位为电机转速；反转时最高位 显示 “F”，其它三位为电机转速。 每次电动机启动后开始显示， 停止时数码管显示出 “0000 ”。 1、系统的硬件电路设计和分析 电动机 PWM驱动模块的电路设计和实现具体电路见下图。 本电路采用的是基于 PWM 原理的 H 型桥式驱动电路。 PWM电路由复合体管组成 H 型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合 分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。 4 个二极 管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，